Provavelmente, você ouve a frase “mineração de bitcoin” e sua mente começa a vagar pela fantasia ocidental de picaretas, sujeira e riqueza. Acontece que essa analogia não está muito longe.
Muito menos glamourosa, mas igualmente incerta, a mineração de bitcoin é realizada por computadores de alta potência que resolvem problemas matemáticos computacionais complexos (ou seja, tão complexos que não podem ser resolvidos manualmente, e de fato complicados o suficiente para tributar computadores incrivelmente poderosos). A sorte e o trabalho exigidos por um computador para resolver um desses problemas são o equivalente a um mineiro que bate ouro no chão - enquanto cavava em uma caixa de areia. No momento da redação deste artigo, a chance de um computador resolver um desses problemas é de cerca de 1 em 13 trilhões, mas mais tarde.
O resultado da "mineração de bitcoin" é duplo. Primeiro, quando os computadores resolvem esses complexos problemas matemáticos na rede Bitcoin, eles produzem novo bitcoin (quando se referem às moedas individuais, "bitcoin" geralmente aparece sem capitalização), não muito diferente de quando uma operação de mineração extrai ouro do solo. E segundo, resolvendo problemas matemáticos computacionais, os mineradores de bitcoin tornam a rede de pagamento Bitcoin confiável e segura, verificando suas informações de transação.
Há uma boa chance de tudo isso ter feito muito sentido. Para explicar como a mineração de bitcoin funciona com mais detalhes, vamos começar com um processo um pouco mais próximo de casa: a regulamentação da moeda impressa.
Noções básicas sobre Bitcoin: como o Bitcoin difere das moedas tradicionais
Os consumidores tendem a confiar nas moedas impressas, pelo menos nos Estados Unidos. Isso ocorre porque o dólar americano é apoiado por um banco central chamado Federal Reserve. Além de uma série de outras responsabilidades, o Federal Reserve regula a produção de dinheiro novo e o governo federal processa o uso de moeda falsa.
Até pagamentos digitais usando o dólar americano são apoiados por uma autoridade central. Quando você faz uma compra on-line usando seu cartão de débito ou crédito, por exemplo, essa transação é processada por uma empresa de processamento de pagamentos, como Mastercard ou Visa. Além de registrar seu histórico de transações, essas empresas verificam se as transações não são fraudulentas, motivo pelo qual seu cartão de débito ou crédito pode ser suspenso durante a viagem.
O Bitcoin, por outro lado, não é regulamentado por uma autoridade central. Em vez disso, o Bitcoin é suportado por milhões de computadores em todo o mundo chamados "nós". Essa rede de computadores desempenha a mesma função que o Federal Reserve, Visa e Mastercard, mas com algumas diferenças importantes. Os nós armazenam informações sobre transações anteriores e ajudam a verificar sua autenticidade. Diferentemente dessas autoridades centrais, os nós do Bitcoin estão espalhados por todo o mundo e registram dados de transações em uma lista pública que pode ser acessada por qualquer pessoa, inclusive você.
Noções básicas de Bitcoin: O que é mineração de criptomoeda?
Quando alguém faz uma compra ou venda usando bitcoin, chamamos isso de "transação". As transações feitas na loja e on-line são documentadas por bancos, sistemas de ponto de venda e recibos físicos. Os mineradores de Bitcoin atingem o mesmo efeito sem essas instituições agrupando transações em "blocos" e adicionando-as a um registro público chamado de "blockchain". Os nós mantêm registros desses blocos para que possam ser verificados no futuro.
Quando os mineradores de bitcoin adicionam um novo bloco de transações à blockchain, parte de seu trabalho é garantir que essas transações sejam precisas. (Mais sobre a mágica de como isso acontece em um segundo.) Em particular, os mineradores de bitcoin garantem que o bitcoin não esteja sendo duplicado, uma peculiaridade única de moedas digitais chamada "gasto duplo". Com as moedas impressas, duplicar dinheiro não é uma duplicação. um problema. Depois de gastar US $ 20 na loja, essa conta fica nas mãos do funcionário. Com a moeda digital, no entanto, é uma história diferente.
As informações digitais podem ser reproduzidas com relativa facilidade; portanto, com o Bitcoin e outras moedas digitais, existe o risco de um gastador fazer uma cópia do bitcoin e enviá-lo para outra parte enquanto ainda segura o original. Voltemos à moeda impressa por um momento e digamos que alguém tentou duplicar sua nota de US $ 20 para gastar tanto a original quanto a falsificada em uma mercearia. Se um funcionário soubesse que os clientes estavam duplicando dinheiro, tudo o que eles precisariam fazer era olhar para os números de série das contas. Se os números fossem idênticos, o funcionário saberia que o dinheiro havia sido duplicado. Essa analogia é semelhante ao que um minerador de bitcoin faz quando verifica novas transações.
Recompensando Mineiros
No entanto, com 500.000 compras e vendas ocorrendo em um único dia, verificar cada uma dessas transações pode ser muito trabalhosa para os mineradores, o que representa outra diferença importante entre os mineradores de bitcoin e o Federal Reserve, Mastercard ou Visa. Como compensação por seus esforços, os mineradores recebem bitcoin sempre que adicionam um novo bloco de transações à blockchain. A quantidade de novo bitcoin liberado com cada bloco extraído é chamada de "recompensa do bloco". A recompensa do bloco é reduzida pela metade a cada 210.000 blocos ou aproximadamente a cada 4 anos. Em 2009, eram 50. Em 2013, eram 25, em 2018 eram 12, 5 e, em meados de 2020, chegariam a 6, 25.
A essa taxa de redução pela metade, o número total de bitcoin em circulação chegará a um limite de 21 milhões, tornando a moeda mais escassa e valiosa ao longo do tempo, mas também mais cara para os mineradores produzirem.
Como funciona a mineração de Bitcoin?
Aqui está o problema. Para que os mineradores de bitcoin realmente ganhem bitcoin na verificação de transações, duas coisas precisam ocorrer. Primeiro, eles devem verificar o valor de 1 megabyte (MB) de transações, que teoricamente podem ser tão pequenas quanto 1 transação, mas costumam ser vários milhares, dependendo da quantidade de dados que cada transação armazena. Esta é a parte fácil.
Segundo, para adicionar um bloco de transações à blockchain, os mineradores precisam resolver um complexo problema de matemática computacional, também chamado de "prova de trabalho". Na verdade, o que eles estão fazendo é tentar obter um número hexadecimal de 64 dígitos, chamado de "hash", que é menor ou igual ao hash de destino. Basicamente, o computador de um mineiro cospe hashes a uma taxa de megahashes por segundo (MH / s), gigahashes por segundo (GH / s) ou até terahashes por segundo (TH / s), dependendo da unidade, supondo todas as possibilidades possíveis. dígitos até chegarem a uma solução. Em outras palavras, é uma aposta.
O nível de dificuldade do bloco mais recente no momento da escrita é superior a 13 trilhões. Ou seja, a chance de um computador produzir um hash abaixo da meta é de 1 em 13 trilhões. Para colocar isso em perspectiva, você tem cerca de 44.500 vezes mais chances de ganhar o jackpot da Powerball com um único bilhete de loteria do que escolher o hash correto em uma única tentativa. Felizmente, os sistemas de computadores de mineração cospem muitas, muito mais possibilidades de hash do que isso. No entanto, a mineração de bitcoin requer grandes quantidades de energia e plataformas de computação sofisticadas, mas mais sobre isso mais tarde também.
O nível de dificuldade é ajustado a cada bloco de 2016, ou aproximadamente a cada 2 semanas, com o objetivo de manter constantes as taxas de mineração. Ou seja, quanto mais mineradoras estiverem competindo por uma solução, mais difícil será o problema. O oposto também é verdade. Se a energia computacional for retirada da rede, a dificuldade será reduzida para facilitar a mineração.
Explique como se eu tivesse cinco anos (ELI5)
Aqui está uma analogia útil a considerar:
"Diga que digo a três amigos que estou pensando em um número entre 1 e 100, e escrevo esse número em um pedaço de papel e o selo em um envelope. Meus amigos não precisam adivinhar o número exato, apenas deve ser a primeira pessoa a adivinhar qualquer número que seja menor ou igual ao número em que estou pensando.E não há limite para quantas suposições eles recebem.
"Digamos que eu esteja pensando no número 19. Se o amigo A adivinha 21, eles perdem porque 21> 19. Se o amigo B adivinha 16 e o amigo C adivinha 12, então ambos teoricamente chegaram a respostas viáveis, porque 16 < 19 e 12 <19. Não há 'crédito extra' para o amigo B, mesmo que a resposta de B esteja mais próxima da resposta de 19.
"Agora imagine que eu faço a pergunta 'adivinhe em que número estou pensando', mas não estou pedindo apenas três amigos e não estou pensando em um número entre 1 e 100. Em vez disso, estou pedindo milhões de possíveis mineiros e estou pensando em um número hexadecimal de 64 dígitos. Agora você vê que será extremamente difícil adivinhar a resposta certa ".
Como você pode competir com milhões de mineiros?
Se 1 em 13 trilhões não parece suficientemente difícil, aqui está o problema. Não apenas os mineradores de bitcoin precisam criar o hash certo, mas também precisam ser os primeiros a fazê-lo.
Como a mineração de bitcoin é essencialmente uma adivinhação, chegar à resposta certa antes que outro mineiro tenha quase tudo a ver com a rapidez com que seu computador pode produzir hashes. Apenas uma década atrás, a mineração de bitcoin poderia ser realizada de forma competitiva em computadores desktop normais. Com o tempo, no entanto, os mineradores perceberam que as placas gráficas comumente usadas para videogames eram mais eficazes na mineração do que os computadores e as unidades de processamento gráfico (GPU) passaram a dominar o jogo. Em 2013, os mineradores de bitcoin começaram a usar computadores projetados especificamente para a mineração de criptomoedas da maneira mais eficiente possível, chamados ASIC (Application-Specific Integrated Circuits). Estes podem variar de várias centenas de dólares a dezenas de milhares. Por outro lado, considerando que o preço atual do bitcoin até a data deste documento é de aproximadamente US $ 9.330 e que a recompensa pela conclusão de um bloco é de 12, 5 moedas, ou quase US $ 117.000, um investimento inicial em um ASIC caro pode finalmente valer a pena.
Hoje, a mineração de bitcoin é tão competitiva que só pode ser feita com lucro com os ASICs mais atualizados. Ao usar computadores de mesa, GPUs ou modelos mais antigos de ASICs, o custo do consumo de energia realmente excede a receita gerada. Mesmo com a unidade mais nova à sua disposição, um computador raramente é suficiente para competir com o que os mineradores chamam de "pools de mineração".
Um pool de mineração é um grupo de mineradores que combinam seu poder de computação e dividem o bitcoin minerado entre os participantes. Um número desproporcionalmente grande de blocos é extraído por piscinas e não por mineradores individuais. Em alguns momentos da história do bitcoin, os pools e as empresas de mineração representaram aproximadamente 80% a 90% do poder de computação do bitcoin.
A mineração de Bitcoin é sustentável?
Entre probabilidades de 1 em 13 trilhões, níveis de dificuldade de escala e a enorme rede de usuários que verificam transações, um bloco de transações é verificado aproximadamente a cada 10 minutos. Mas é importante lembrar que 10 minutos é uma meta, não uma regra.
A rede bitcoin pode processar cerca de sete transações por segundo, com as transações sendo registradas no blockchain a cada 10 minutos. Para comparação, a Visa pode processar algo em torno de 24.000 transações por segundo. À medida que a rede de usuários de bitcoin continua a crescer, no entanto, o número de transações feitas em 10 minutos acabará por exceder o número de transações que podem ser processadas em 10 minutos. Nesse ponto, os tempos de espera para as transações começarão e continuarão a ficar mais longos, a menos que seja feita uma alteração no protocolo bitcoin.
Esse problema no coração do protocolo bitcoin é conhecido como "dimensionamento". Embora os mineradores de bitcoin geralmente concordem que algo deve ser feito para lidar com o dimensionamento, há menos consenso sobre como fazê-lo. Foram propostas duas soluções principais para resolver o problema de dimensionamento. Os desenvolvedores sugeriram (1) diminuir a quantidade de dados necessários para verificar cada bloco ou (2) aumentar o número de transações que cada bloco pode armazenar. Com menos dados a serem verificados por bloco, a Solução 1 tornaria as transações mais rápidas e baratas para os mineradores. A solução 2 lidaria com o dimensionamento, permitindo que mais informações fossem processadas a cada 10 minutos, aumentando o tamanho do bloco.
Em julho de 2017, mineradoras de bitcoin e empresas de mineração que representam cerca de 80% a 90% do poder de computação da rede votaram para incorporar um programa que diminuiria a quantidade de dados necessários para verificar cada bloco. Ou seja, eles foram com a Solução 1.
O programa que os mineradores votaram para adicionar ao protocolo bitcoin é chamado de testemunha segregada, ou SegWit. Esse termo é uma amálgama de Segregated, que significa "separar", e Witness, que se refere a "assinaturas em uma transação de bitcoin". Portanto, Testemunha Segregada significa separar assinaturas de transações de um bloco - e anexá-las como um bloco estendido. Embora a adição de um único programa ao protocolo bitcoin possa não parecer muito uma solução, estima-se que os dados de assinatura representem até 65% dos dados processados em cada bloco de transações.
Menos de um mês depois, em agosto de 2017, um grupo de mineradores e desenvolvedores iniciou um hard fork, deixando a rede de bitcoin para criar uma nova moeda usando a mesma base de código que o bitcoin. Embora esse grupo tenha concordado com a necessidade de uma solução para o dimensionamento, eles se preocupavam que a adoção da tecnologia de testemunha segregada não resolvesse completamente o problema do dimensionamento.
Em vez disso, eles foram para a Solução 2. A moeda resultante, chamada “bitcoin cash”, aumentou o tamanho do bloco para 8 MB, a fim de acelerar o processo de verificação para permitir um desempenho de cerca de 2 milhões de transações por dia. Em 6 de novembro de 2019, o Bitcoin Cash foi avaliado em cerca de US $ 302, contra os US $ 9.330 do Bitcoin.
